Введение
Глава 1. Определение требований и выбор оптимального решения
1.1. Обзорно-аналитическая часть 7
1.1.1. Интерфейс 1-wire 8
1.2.1. Промышленные шины BUS 9
1.2. Формирование требований 10
1.3. Анализ имеющихся систем управления. Выбор оптимального подхода 11
1.3.1. Исследование существующих подходов 12
1.3.2. Разработка собственной системы управления «умным домом» 14
1.3.3. Объединение первого и второго подходов .... 14
1.4. Выводы 15
Глава 2. Разработка архитектуры элементов системы управления
«умным домом» 17
2.1. Концепция системы «умный дом». Выбор технологий . . 17
2.2. Архитектура элементов системы управления «умным домом» 19
2.2.1. Архитектура аппаратных средств 19
2.2.2. Выбор аппаратных средств «умного дома» ... 23
2.2.3. Архитектура микросети 1-wire 27
2.2.4. Архитектура системы освещения 28
2.2.5. Программная архитектура 30
2.3. Реализация схемы управления «умным домом» 32
2.4. Описание полученных результатов 32
Глава 3. Разработка алгоритма функционирования системы . . . 34
3.1. Алгоритм системы управления освещением 34
3.2. Алгоритм системы управления микроклиматом 35
3.3. Выбор закона регулирования 36
3.2.1. Пропорциональный регулятор 36
3.2.2. Пропорциональный интегральный регулятор . . 38
3.2.3. Пропорционально-интегрально-дифференциальный
регулятор 39
3.4. Вывод 41
Глава 4. Описание реализованной системы 42
4.1. Web-интерфейс «умного дома» 42
4.2. Аппаратная реализация 43
Заключение 44
Список литературы 45
Купить

Последние десятилетия характеризуются ускоренными темпами проникновения информационных технологий во все сферы жизни человека. В частности, компьютерные системы в корне изменили характер взаимодействий между людьми, а также между человеком и машиной. Причем последнее заслуживает особого внимания, поскольку технологии развиваются крайне стремительно и требуют постоянной адаптации для их использования. Одним из направлений развития компьютерных и информационных технологий, взаимодействующих с человеком, являются экосистемы, так называемые «системы умного дома». Новые эффективные средства коммуникации позволяют обеспечить гибкий контроль инженерных систем, входящих в единую экосистему.
С каждым днем, мы всё больше и больше доверяем решение наших бытовых проблем компьютерной технике. То, что раньше было лишь научной фантастикой, сегодня является реальностью. Современные инженерно-технические системы позволяют с легкостью делегировать поддержание комфорта и уюта в доме, обладающего способностью простого регулирования характеристиками системы, компьютерным технологиям. На сегодняшний день, домашняя автоматизация или «умный дом» становится нормой жизни.
Под «умным домом» понимается система, которая по заранее определенным правилам, принимает решение по управлению инженерными устройствами, основываясь, на поступающей извне информации (данные с датчиков света, температуры, газа, камер наружного видеонаблюдения и др.). Кроме этого, «умный дом» должен коммуницировать не только с имеющимися компонентами системы, но и с интернет-сервисами.
Характерной чертой «умного дома», в отличие от прочих методов формирования жизненного пространства, в большей мере является авангардный путь коммуникации человека и жилого пространства, обладающий возможностью задания желаемой ситуации с помощью передачи инструкции автоматической системе, которая в соответствии с определенным заранее алгоритмом, предопределяет и проверяет режимы функционирования всех электрических и инженерных систем.
В случае, когда система «умный дом» полностью настроена и адаптирована под нужды конкретного «владельца», необходимость использования различных привычных средств управления техническими устройствами, такими как: пульт дистанционного управления телевизором, электровыключатели, различные управляющие модули систем отопления и вентиляции, системы видеоконтроля и оповещения, несколько теряется. Это обусловлено тем, что система «умный дом», согласно своему предназначению и названию, самостоятельно берет на себя частичное или полное управление компонентами системы. В доме, оборудованном системой домашней автоматизации, для выбора одного или нескольких предпочтительных сценариев развития, достаточно произнесения голосовой команды или одного нажатия на сенсорную панель, в качестве которой может выступать планшетный компьютер, смартфон. Автоматическая система анализирует пожелание «владельца» и производит настройку работы всех подсистем для обеспечения комфортной обстановки внутри дома, в зависимости от периода времени, дня недели, имеющихся метеоусловий, уличной освещенности. Однако стоит заметить, что во всех подобных системах, вопросы эффективности функционирования и надежности управления подсистемами должны быть поставлены на первое место.
Из общепринятой тенденции развития социума в общем, и технических систем в частности, следует, что для улучшения личной жизни и повышения эффективности работы инженерных систем, необходимо внедрение систем домашней автоматизации, использующих современные технологические устройства, программное обеспечение, вспомогательное оборудование и т.п. Кроме того, не стоит забывать, о необходимости учета всевозможных достоинств и недостатков существующих и проектируемых систем.
Постановка задачи
В связи с вышеизложенной целью, были сформулированы следующие задачи:
1. Проведение анализа существующих систем и технологий, с помощью которых возможно построение системы домашней автоматизации, удовлетворяющей поставленной цели.
2. Формирование требований к системе.
3. Анализ и обоснование подхода для построения системы «умный дом».
4. Исследование и осуществление выбора аппаратных средств.
5. Интеграция комплексной системы на основе выбранных компонентов:
- построение архитектуры «умного дома»;
- выполнение программной реализации, на основании выбранного подхода.
6. Разработка высокоуровневой логики работы имеющейся системы:
- выполнение управления системой микроклимата по оптимальному закону регулирования;
- разработка способа управления системой освещения.
7. Реализация удобного интерактивного пользовательского web - интерфейса.

Купить